溶剂类型对液相等离子喷涂涂层性能影响

溶液前驱体等离子喷涂(SPPS)和悬浮液等离子喷涂(SPS)采用溶液前驱体或悬浮液替代传统大气等离子喷涂中的喷涂粉末,可制备出由大量细小粒子组成的具有纳米结构及独特性能的涂层。本文以溶液前驱体和悬浮液的溶剂类型为线索,介绍了采用SPPS和SPS技术制备YSZ、Al2O3、Ti O2涂层的研究进展。     

高能等离子喷涂纳米Al203-13％TiO2涂层的组织与耐蚀性能

本文采用高能等离子喷涂方法制备了纳米Al2O3-13％TiO2涂层.通过X射线衍射法(XRD)分析了涂层物相成分,利用电子显微镜观察涂层截面组织形貌,并检测涂层盐雾腐蚀性能与人造海水耐蚀性能.结果表明:该涂层显微组织结构不同于普通等离子喷涂的Al2O3-13％TiO2涂层;涂层在人造海水环境下平均腐蚀率为0.025g/...     

大气等离子喷涂固体氧化物燃料电池用低温阴极材料

大气等离子喷涂由于能够快速制备具有可控微结构的功能涂层,在固体氧化物燃料电池(SOFCs)制造中具有广阔的应用前景。该技术使得低温运行(500～700℃)的SOFCs可通过在耐用低成本金属支撑体上直接喷涂得以制备。不过,目前商业应用的SOFCs所使用的标准阴极材料在较低运行温度下具有很高的极化电阻,因此,开发可替代的高性能低温阴极材料是推动金属支撑体应用的关键。在不锈钢基材上通过轴向注入大气等离子喷涂方法制备了镧锶钴铁氧化物(LSCF)涂层,并对涂层的厚度和微观结构进行了表征,同时采用X射线衍射(XRD)方法分析了等离子喷涂过程中涂层材料的分解和杂质相的产生。根据这些结果确定了能够制备LSCF涂层的等离子喷涂参数,以及可用于喷涂复合阴极涂层的条件范围。     

等离子喷涂稀土六铝酸盐热障涂层

采用固相法合成了三种稀土六铝酸盐陶瓷粉末即NdMgAl11O19(NMA),SmMgAl11O19(SMA)和GdMgAl11O19(GMA)。采用大气等离子喷涂方法制备了这三种陶瓷涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和维氏硬度计对涂层进行了表征。结果表明,采用等离子喷涂方法制备的涂层具有典型的多孔结构,陶瓷的熔化状态良好,涂层与金属粘结层之间结合致密。MgO掺杂的稀土六铝酸盐在等离子喷涂过程中发生部分分解,涂层结晶不完全。此外,随着稀土离子半径的减小,喷涂后涂层硬度逐步增加。     

喷涂功率对等离子喷涂TiB2-40Ni涂层显微结构及性能的影响

在304不锈钢表面利用大气等离子喷涂技术制备TiB_2-40Ni金属陶瓷涂层,研究该涂层在4种不同喷涂功率下组织结构和性能特征。采用扫描电子显微镜分析涂层的微观组织,采用X射线衍射仪表征涂层的物相组成,采用压痕法测定涂层的显微硬度,采用图像统计法测量涂层的孔隙率,并对涂层的常温摩擦磨损性能进行了研究。结果表明,随着喷涂功率的提高,涂层的孔隙率降低;涂层存在TiB_2和Ni两种主要物相;TiB_2-40Ni涂层截面平均显微硬度达到722.28 HV,为不锈钢基体显微硬度222.4 HV的3.24倍;通过摩擦磨损试验发现,该涂层常温下的质量磨损量约为不锈钢基体的1/3,且其摩擦系数稳定性较基体明显提高。     

超音速等离子喷涂PZT涂层及其表征

采用超音速等离子喷涂法在45#钢片表面制备PZT(锆钛酸铅)陶瓷涂层,用扫描电镜(SEM)、共聚焦激光扫描显微镜(LEXT)、X射线衍射(XRD)、光电子能谱分析(XPS)和显微硬度仪对涂层的微观结构、成分和常规力学性能进行分析。结果表明:超音速等离子喷涂的PZT陶瓷涂层具有典型的层状结构,结构致密,涂层表面平整,气孔率低(1.6%),喷涂过程中PZT只有少量分解,涂层平均显微硬度为568.9 HV,涂层与基体结合良好,具备了制备智能压电陶瓷涂层以及在实际工况下应用的必要条件。     

高效能超音速等离子喷涂制备钛涂层性能及特点

钛及钛合金具有优异的物理、化学和机械性能,在各领域有广泛应用。通过制备钛涂层可显著提高零部件表面耐腐蚀性。本文采用超音速等离子喷涂技术(SAPS)利用廉价的钛破碎粉制备了钛涂层,分析了涂层的组织结构和特点,结果表明:该技术制备的钛涂层均匀致密,孔隙率平均为1.7%,显微硬度平均为350HV0.2,结合强度平均为47MPa,沉积效率平均为52%,涂层中主要为Ti相,O含量小于3%、N含量小于5%。该技术制备的钛涂层性能较好,与低压等离子喷涂、冷喷涂相比较,涂层制备成本更低,操作更便捷,在工业应用中的发展潜力较大。     

超音速等离子喷涂法制备PbTiO3涂层的表征

利用超音速等离子喷涂在调质45钢表面制备PbTiO3涂层,运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及能谱分析(EDS)等手段对所制备涂层的组织形貌和物相成分进行表征与分析;并利用显微硬度仪和纳米压痕仪对涂层的力学性能进行表征。结果表明:PbTiO3涂层表面为黄黑色,涂层光滑平整,孔隙率为1.5%;涂层为典型的层状结构,基体与PbTiO3涂层间的结合为机械结合,通过多个试样测量其结合强度的平均值为50.875MPa;纳米压痕仪测得涂层的表面硬度为7.858 GPa,弹性模量为139.308 GPa,显微硬度达到648.6HV0.1,涂层具有优良的力学性能;涂层主要成分为PbTiO3相。通过超音速等离子喷涂制备的涂层具有较好的综合性能,为后期在其表面沉积耐磨涂层打下了良好的基础。     

不同喷涂工艺对Cr~(3+)掺杂Al_2O_3陶瓷涂层相结构及发光性能影响研究

通过火焰喷涂工艺和等离子喷涂工艺制备了Cr~(3+)掺杂Al_2O_3陶瓷涂层。采用扫描电镜、X射线衍射、荧光光谱仪等方法表征了涂层的微观形貌、孔隙率、相结构及发光性能等。对比两种不同工艺制备的Cr~(3+)掺杂Al_2O_3陶瓷涂层性能结果表明:等离子喷涂制备的涂层形貌、颗粒熔化状态、厚度均一性均优于火焰喷涂涂层,但火焰喷涂工艺涂层的发光性能远优于等离子工艺涂层,其原因是火焰喷涂制备的涂层中Al_2O_3粒子的熔融状态更差,保留了更多的α-Al_2O_3相,未熔粒子部分将以喷涂原粉中稳定的α-Al_2O_3结构存在涂层中进而影响其光学性能。     

NiCrAl/ 膨润土阻燃封严复合涂层的 制备对钛合金基体性能的影响

NiCrAl/膨润土是一种可用于航空发动机的中高温封严涂层材料,同时具有一定的阻燃作用,广泛应用于钛合金部件阻燃涂层。本文采用等离子喷涂和火焰喷涂在Ti40钛合金基体材料上制备了NiCrAl+YSZ+NiCrAl/膨润土复合涂层,厚度为2mm,并研究了复合涂层的热喷涂制备过程对钛合金基材组织和基本力学性能的影响。结果表明,NiCrAl/膨润土复合涂层体系对Ti40钛合金基体的组织和力学性能基本无影响,可采用大气等离子喷涂和火焰喷涂制备复合功能涂层的方法对Ti40合金进行防护。     

高能高速等离子喷涂纳米Al_2O_3-13%TiO_2涂层的显微组织与性能

本文采用高能高速等离子喷涂方法制备了纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数)涂层.通过X射线衍射法(XRD)分析了涂层物相成分,利用电子扫描显微镜(SEM)观察涂层截面组织形貌,并测量涂层显微硬度与结合强度.结果表明:该涂层具有独特的显微组织结构;涂层的维氏显微硬度达到了1134HV0.1;结合强度超过64MPa.     

等离子喷涂准晶热障涂层研究

采用等离子喷涂法制备了AlCuCoSi准晶涂层,并对其进行了结合强度、抗热冲击性能及热扩散率的测试,通过金相显微镜、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了涂层截面的形貌和结构。结果表明,采用等离子喷涂可以得到具有十面体准晶相的AlCuCoSi准晶涂层,其结合强度可达30MPa;经过100次400℃至室温的水淬热冲击后,涂层未脱落,具有良好的抗热冲击性能;喷涂后没有杂相生成;在600℃时,涂层的热扩散系数仍很低,可以作为热障涂层使用。     

激光熔覆高熔点AlCrFeMoNb_xTiW高熵合金涂层组织及耐磨性能

为了提高高速切削刀具的表面耐磨性能,设计了一种高熔点高熵合金成分体系,采用激光熔覆技术制备了AlCrFeMoNb_xTiW高熵合金涂层。利用光学显微镜(OM),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)等手段对其显微组织进行表征分析;利用显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层硬度及耐磨性能进行了检测。结果表明:熔覆层相组成主要由BCC,(Nb,Ti)C及Laves相所组成;当Nb原子分数为1时,涂层显微组织为胞状树枝晶及颗粒状碳化物;随着Nb原子比增加,涂层组织逐渐由放射状共晶向长条树枝状过共晶组织转变,但弥散分布的颗粒状(Nb,Ti)C始终存在于涂层内部。涂层硬度逐渐上升,当Nb原子分数为7时,涂层的最高硬度可达HV0.21017。磨损实验表明,各个Nbx涂层的平均摩擦系数差别不大;磨损量随着Nb含量的升高而降低;涂层磨损机制主要以磨粒磨损为主。     

NiAl／BN可磨耗封严涂层摩擦磨损性能研究

利用大气等离子喷涂技术制备NiAl／BN可磨耗封严涂层,采用可模拟可磨耗封严涂层工况的高速／高温摩擦磨损试验机研究了涂层在650℃下的摩擦磨损性能,探究了涂层磨损机理。结果表明,涂层硬度对NiAl／BN封严涂层与K24镍基高温合金叶片间的摩擦系数、涂层磨损量和磨损机理均有明显影响。摩擦系数随涂层硬度增大而增大;涂层磨损量随硬度增大而减小;当硬度为35HR15y和45HR15y时,涂层磨损机理为切削、涂抹、摩擦氧化,当硬度为55HR15y时,涂层磨损机理为涂抹和摩擦氧化。     

等离子喷涂Sc_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2热障涂层组织结构和性能研究

采用化学共沉淀—煅烧法制备了7.1mol%Sc_2O_3~1.5mol%Y_2O_3-ZrO_2(ScYSZ)设计成分复合陶瓷原粉,将该原粉经团聚造粒和高温烧结处理,使粉末流动性及松装密度满足等离子喷涂工艺要求。经大气等离子喷涂制备了超高温热障涂层。采用场发射扫描电子显微镜、X-射线衍射对粉末组织结构、形貌进行了测试,并进行了涂层组织结构、高温相稳定性、隔热性能、热冲击性能及抗氧化性能进行了测试分析。结果表明所制备的ScYSZ团聚粉末在1200℃烧结处理2h后,粉末呈球形、流动性好,满足等离子喷涂工艺要求。ScYSZ粉末及其涂层室温均呈单一四方结构,1500℃热处理300h后,ScYSZ涂层无单斜相出现,具有非常优秀的高温相稳定性。在900℃~1500℃温度测量范围内,等离子喷涂ScYSZ涂层的热导率为0.93~1.19W/m·K,明显低于目前广泛应用的等离子喷涂Y_2O_3-ZrO_2涂层的热导率(1.2~1.5W/m·K)。Sc_2O_3的加入在提高了热障涂层的高温相稳定性的同时,也显著提高了涂层的隔热性能及抗热冲击性能,Sc_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2很有希望成为1500℃使用的超高温热障涂层材料。     

等离子喷涂银基涂层性能研究

银基涂层作为一种减磨润滑涂层,具有良好的润滑性。本文采用大气等离子热喷涂方法在不锈钢基体上制备了银基涂层,并采用扫描电镜、灰度法、拉伸法、摩擦磨损等方法对涂层的微观结构、孔隙率、结合强度、硬度、摩擦系数、磨损量、耐蚀性能进行了研究。试验表明,在适当的喷涂工艺下制备的银基涂层组织致密,孔隙率低至0.55%,结合强度达50MPa以上,摩擦系数低至0.1683,耐腐蚀性能优异。     

Cr/Al_2O_3涂层制备工艺与发光性能研究

采用烧结破碎法可制备适用于热喷涂的Cr/Al_2O_3的粉末,分别采用大气等离子喷涂和火焰喷涂制备了Cr/Al_2O_3发光涂层,研究了粉体和不同喷涂方法制备的涂层组织形貌、相结构及发光性能。结果表明:所制备的Cr/Al_2O_3粉末呈现α-Al_2O_3的单相结构;火焰喷涂涂层呈现粉红色,表面粗糙度Ra 8.8μm和孔隙率21.5%,涂层以α-Al_2O_3相为主;等离子喷涂的涂层呈现灰白色,较低的表面粗糙度Ra 6.1μm和孔隙率8.3%,涂层以γ-Al_2O_3相为主;粉体和两种涂层均可呈现红宝石单晶R线发射,发射峰为693nm和694nm。     

多元稀土掺杂ZrO_2粉末制备与涂层性能研究

稀土掺杂氧化锆热障涂层广泛应用于燃气轮机和航空发动机中以满足其对使用性能和服役寿命的更高要求。本文利用稀土氧化物粉末和氧化锆粉末为原料,采用固相合成法制备了La_2O_3-Gd_2O_3-Yb_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2粉末,利用大气等离子喷涂制备LaGYYSZ涂层,利用场发射扫描电镜、X射线衍射和激光拉曼光谱研究了粉末及涂层微观形貌、相结构。结果表明,所制备的La GYYZ粉末基本呈规则实心球,且球形度良好,粒径均匀,其分布范围为30~90μm,且流动性较好,具有良好的高温相稳定性,满足大气等离子喷涂工艺的要求。粉末和涂层均呈四方相/立方相结构,涂层孔隙率13%。在相同测试条件下,LaGYYSZ涂层的隔热性能更优异,较8YSZ涂层提高了18%。     

氢化钛粉制备钛的工艺及组织研究

以纯Ti废料通过氢化获得粒度小于74μm,密度为1.27g/cm~3的TiH_2粉末,TiH_2粉末经过预处理、冷等静压成型及高温烧结等工序制备纯Ti。采用三点抗弯试验机及排水法测试压坯强度及密度,采用SEM、EDS、氢/氧元素分析等表征手段,研究TiH_2粉制备Ti的工艺过程中TiH_2压坯强度和密度、Ti烧结样密度、化学成分及微观组织的变化趋势。结果表明:经过500℃预处理的TiH_2粉末在200 MPa的成型压力下获得较高的压坯强度和密度。TiH_2压坯在真空度高于10~(-3) Pa,焙烧温度1 400℃下保温2h,制备的纯Ti烧结样为等轴α组织,密度4.48g/cm~3,H含量0.001%,其余化学成分均符合纯Ti的国家标准。     

Fe基和Al基非晶涂层制备及耐蚀性能研究

为制备性能良好的耐腐蚀涂层,用气雾化方法制备Fe基和Al基两种非晶粉末,然后采用冷喷涂工艺(CS)和大气等离子喷涂工艺(APS)分别制备非晶涂层,并利用扫描电镜(SEM), X射线衍射仪(XRD)和电化学等方法研究两种非晶涂层微观形貌、相组成和耐腐蚀性等性能。实验表明:采用冷喷涂方法制备非晶涂层非常困难,而采用大气等离子喷涂工艺制备涂层容易。因此本研究主要内容是大气等离子喷涂制备非晶涂层及涂层的耐腐蚀性能。对Fe基非晶材料而言,大功率制备的涂层耐腐蚀性能较小功率制备的好,但寿命差别不明显。最终获得7075铝合金、 Fe基和Al基非晶涂层耐3.5%(质量分数)盐水浸泡寿命分别约为1236, 1658和2147 h。从Fe基和Al基非晶材料角度看,尽管Fe基采用几种优化工艺制备,但Fe基非晶涂层耐腐蚀性能依然较Al基非晶差。相对来说,采用大气等离子喷涂工艺制备Al基非晶涂层耐腐性能较好,可对铝合金表面进行腐蚀防护,在航空、航海领域具有广阔的用途。